微机结构主要由五大部件组成,分别是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。如下图所示
1、cpu结构与功能
cpu是微机系统的核心部件,负责执行指令和处理数据。它由运算器、控制器和寄存器组成。运算器负责执行算术和逻辑运算;控制器则负责从内存中获取指令,解码并执行;寄存器用于存储操作数和中间的结果。
2、存储器体系
存储器体系包括主存(RAM)和辅存。主存直接与cpu通信,速度较快,但容量有限;辅存则用于长期存储数据,速度较慢但容量大。此外,还有高速缓存(Cache)用于提高cpu访问主存的速度。内存储器包括寄存器、Cache、主存储器,外存储器包括辅助存储器(磁盘)和大容量存储器(磁带)。随时存储器:存取时间和存储单元的位置无关。顺序存储器:存取时间和存取单元的位置有关。随机只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)。静态随机存储器,动态随机存储器(DRAM),而动态随机存储器只需刷新存储器。方向的局部性原理,时间局部性和空间局部性。高速缓冲处理器(CACHE)的作用提速,实质是以空间换时间,但空间牺牲不大。虚拟存储器的实质是以时间换空间,但时间牺牲不大。
3、输入设备和输出设备
输入输出系统负责实现微机与外部设备的通信。它包括各种接口电路和控制逻辑,用于将外部设备的数据转换为cpu能够识别的格式,并传输给cpu。
4、总线与接口
总线是连接微机各部件的通信通道,包括数据总线、地址总线和控制总线。接口则用于连接外部设备和微机,实现数据格式的转换和通信协议的实现。
5、指令集和汇编
指令集是cpu能过执行的命令集合,它定义了cpu的基本操作和功能。汇编语言是一种低级编程语言,用于将指令集转换为机器码,供cpu执行。